KR100426815B1

KR100426815B1 - 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100426815B1
Application number: KR10-2002-0036101A
Authority: KR
Inventors: 조연하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-04-14
Also published as: US20060289803A1; US7521698B2; KR20040001041A; US20040002173A1; US7115490B2

Abstract

본 발명은 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록장치 및 방법에 관한 것으로서, 제어신호를 전달하는 파워서플라이인터페이스와; 상기 파워서플라이인터페이스의 신호를 통해 포커싱 전압을 공급하는 포지티브(+)·네거티브(-) 파워서플라이와; 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이에 의해 인가되는 전압에 의해 그 내부를 통과하는 양이온 빔을 포커싱하는 렌즈조립체와; 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이 출력라인으로부터 인출되어 그 출력라인으로부터 검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 전압을 비교 판단하는 비교판단수단과; 상기 비교판단수단에 의해 수행된 값에 따라 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이의 동작모드를 전환시키는 스위칭수단과; 상기 비교판단수단에 이상 상태 발생 시 설비 정지신호를 발생시키는 신호발생수단을 포함하며, 상술한 구성에 의해 인터록 방법을 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포지티브(+)네거티브(-)파워서플라이의 출력상태를 정확히 감지하여 이온빔 포커싱 상태를 빠르게 인지할 수 있고, 또한, 인터록 신호를 발생시킴에 따라 이온빔이 포커싱 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 상기와 같이 포커싱 오류를 방지함에 따라 보다 정확한 도우즈량 카운팅이 가능하게 된다.

Description

이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법{LENS POWER SUPPLIER INTERLOCK APPARATUS AND METHOD FOR ION IMPLANTER EQUIPMENT}

본 발명은 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이온주입 빔을 포커싱하는 렌즈에 인가되는 전압을 감지하여 비교 판단함으로써 상기 렌즈에 이상전압이 인가되는 것을 방지하여 이온주입 빔의 올바른 포커싱이 이루어지도록 함과 아울러 도즈량 카운팅 에러가 발생하는 것을 방지하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이온 주입공정은 순수 실리콘(Si) 웨이퍼에 5개의 가전자를 가지고 있는 p형 불순물(예컨대, 붕소, 알루미늄, 인듐 등)과, 3개의 가전자를 가지고 있는 n형 불순물(예컨대, 안티몬, 인, 비소)등을 플라즈마 이온빔 상태로 만든 후 반도체 결정속에 침투시켜 필요한 전도형 및 비저항의 소자를 얻는 반도체 공정의 일종이다.

이러한 이온주입의 목적은 웨이퍼에 이온을 주입시켜 전기적인 특성을 갖도록 하는 것으로써, 원하는 이온을 원하는 양으로 정해진 깊이 만큼 주입하므로, 불순물 도핑(Dopping)이 자유롭다.

통상적인 이온주입기는 3가지 섹션 또는 보조시스템을 포함하는데, 이것은이온빔을 출력하는 이온소스, 상기 이온빔의 초점과 에너지레벨을 분해하고 조정하는 빔라인(Beam Line), 상기 이온빔에 의해 이온주입 되도록 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 포함하는 타겟챔버를 포함한다.

상기 타겟챔버에는 통상적으로 상기 타겟 웨이퍼로 주입되는 이온주입량을 정확하게 측정하고 제어하는 주입량 제어 또는 주입량측정 시스템을 포함한다.

상기 빔라인부에는 상기 이온소스로부터 출력되는 이온빔을 포커싱하는 렌즈조립체가 마련된다.

상기 렌즈조립체는 4개의 렌즈가 서로 대칭된 상태로 배치된 복수의 단위렌즈어셈블리가 직렬로 배치되어 이루어지는 것으로서, 단위렌즈어셈블리를 이루는 4개의 렌즈는 상하 및 좌우로 마주하게 대칭된 형태로 배치되고, 그와 같이 배치된 각각의 렌즈에는 포지티브(+)파워서플라이 및 네거티브(-)파워서플라이로부터 전압이 인가되는데, 이때 인가되는 전압의 극성은 서로 마주하는 방향으로 같은 극성의 전압이 인가된다.

상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이는 파워서플라이인터페이스로부터 출력신호를 전달받아 소정의 전압을 각각의 렌즈로 인가하도록 구성된다.

그런데, 상술한 구성에서 파워서플라이인터페이스와 포지티브(+)파워서플라이 및 네거티브(-)파워서플라이를 연결하는 연결라인에 오류가 발생하거나, 각 포지티브(+)파워서플라이 또는 네거티브(-)파워서플라이가 오동작되어 정확한 전압이 출력되지 못할 경우 이온빔 포커싱에 문제가 발생된다.

그와 같은 경우 이온빔사이즈가 증가되어 피처리기판이 마련된 회전디스크의슬롯을 통과하지 못하거나, 페러데이컵으로 정확하게 수용되지 못하여 정확한 도즈(dose)량 체크가 불가능하게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해소시키기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 렌즈 파워서플라이의 출력라인으로부터 출력되는 전압을 감지하여 그 출력된 양극의 전압을 비교 판단하여 이상 상태 발생시 자동으로 렌즈파워서플라이를 로컬모드로 전환시키고 설비를 정지시키도록 하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제어신호를 전달하는 파워서플라이인터페이스와; 상기 파워서플라이인터페이스의 신호를 통해 포커싱 전압을 공급하는 포지티브(+)·네거티브(-) 파워서플라이와; 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이에 의해 인가되는 전압에 의해 그 내부를 통과하는 양이온 빔을 포커싱하는 렌즈조립체와; 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이 출력라인으로부터 인출되어 그 출력라인으로부터 검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 전압을 비교 판단하는 비교판단수단과; 상기 비교판단수단에 의해 수행된 값에 따라 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이의 모드를 전환시키는 스위칭수단과; 상기 비교판단수단에 이상 상태 발생 시 설비정지신호를 발생시키는 신호발생수단을 포함한다.

상기 스위칭수단은 릴레이스위치로 함이 바람직하다.

상술한 구성에 의해 파워서플라이 인터페이스로부터포지티브(+)·네거티브(-) 파워서플라이로 제어신호를 전달하는 제1단계와; 신호를 전달받은 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이가 전압을 출력하여 렌즈조립체에 전압을 인가하는 제2단계와; 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이의 출력라인으로부터 포지티브(+)·네거티브(-) 출력전압을 검출하는 제3단계와; 검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 출력전압을 비교판단수단에 의해 비교 판단하는 제4단계와; 상기 비교판단수단의 결과치가 이상 상태로 판단 된 경우 스위칭수단이 동작되어 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이를 로컬모드로 전환시키는 제5단계 및; 상기 비교판단수단에 의해 이상 상태로 판단된 경우 신호발생수단에 의해 설비정지신호를 출력하는 제6단계에 의해 인터록 상태를 유발한다.

상기 제4단계에서 비교판단수단의 결과치가 포지티브(+)전압 및 네거티브(-)전압의 상대값을 더한 값이 “0”인 경우 정상상태로 판단한다.

상기 로컬모드는 프로그래밍 된 파워서플라이인터페이스의 원격신호출력상태가 차단되고, 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이를 수동 조작이 가능한 상태이다.

상기 제 5단계 및 6단계는 이상상태 발생 시 동일한 시점에 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 렌즈 파워서플라이 인터록 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 구성이 적용된 이온주입장치의 구성을 간략하게 도시한 도면,

도 3은 상기 도 1의 구성에 의해 인터록이 발생되는 과정을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 렌즈조립체 11,13 : 단위렌즈어셈블리

11a~11d,13a~13d : 렌즈 21,23 : +,-파워서플라이

21a,23a : 출력라인 24a,24b : 연결라인

25 : 파워서플라이인터페이스 50 : 인터록시스템

51 : 비교판단수단 53 : 스위칭수단

55 : 신호발생수단 71 : 이온소스

73 ; 분석자석 75 : 웨이퍼

76 : 회전디스크 76a : 슬롯

80 : 페러데이조립체 81 : 페러데이컵

83 : 바이어스링 85 : 도우즈카운터

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해서 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 렌즈 파워서플라이 인터록 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 4개의 렌즈(11a∼11d,13a∼13d)가 상·하·좌·우로 서로 마주보게 조립된 복수의 단위렌즈어셈블리(11,13)가 직렬로 배치되는 렌즈조립체(10)가 있다.

상기 렌즈(11a∼11d,13a∼13d)는 포지티브(+)파워서플라이(21) 및 네거티브(-)파워서플라이(23)에 의해 각각 전압이 인가되는데, 이때 인가되는 전압은 서로 대향하는 위치의 렌즈에 동일한 극성의 전압이 인가된다.

일 예로 도면에 도시된 바와 같이 단위렌즈어셈블리(11)를 이루는 상·하로 배치된 렌즈(11a,11b)에 전압이 포지티브(+)전압이 인가되면, 좌·우에 배치된 렌즈(11c,11d)에는 네거티브(-)전압이 인가된다.

다음, 상기와 같이 단위렌즈어셈블리(11)에 전압이 인가된 상태에서 그 후방측에 배치된 단위렌즈어셈블리(13)에는 반대극성의 전압이 인가된다.

즉, 상·하로 배치된 렌즈(13a,13b)에는 네거티브(-)전압이 인가되고, 좌·우로 배치된 렌즈(13c,13d)에는 포지티브(+)전압이 인가된다.

상기와 같이 구성된 렌즈조립체(10)는 인가되는 포지티브(+)전압 및 네거티브(-)전압에 의해 각 렌즈(11a∼11d,13a∼13d)의 중앙부를 통과하는 포지티브(+)극성의 이온빔이 상하좌우로 편향 변조, 다시 말하면, 이온빔의 퍼짐 정도를 조절하여 이온의 밀도를 조정하는 포커싱 기능을 담당한다.

다음, 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이(21,23)는 연결라인(24a,24b)을 매개로 파워서플라이인터페이스(25)와 연결되어 도시되지 않은 콘트롤러의 콘트롤신호를 전달받도록 구성된다.

상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이(21,23)의 출력라인(21a,23a)에는 그 출력값을 비교판단하여 이상 상태를 검출하여 인터록(inter lock)을 유발시키는 인터록시스템(inter lock system : 50)이 구비된다.

상기 인터록시스템(50)은 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이 출력라인(21a,23a)으로부터 검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 전압을 비교 판단하는 비교판단수단(51)과, 상기 비교판단수단(51)에 의해 수행된 값에 따라 상기 (+)(-)파워서플라이(21,23)의 모드를 전환시키는 스위칭수단(53)과, 상기 비교판단수단(51)에 의해 이상 상태 판단 시 상기 스위칭수단(53)의 동작시점과 동시에 설비 정지신호를 발생시키는 신호발생수단(55)으로 구성된다.

상기 스위칭수단(53)은 릴레이스위치로 함이 바람직하다.

상기 비교판단수단(51)은 상기 출력라인(21a,23a)을 통해 출력되는 전압값을 판단하는 것으로서, 그 연산방법은 극성이 다른 두 전압의 상대값을 더한 값이 “0”인가를 판단하여 정상 또는 이상상태로 판단한다.

예를 들면, 포지티브(+)파워서플라이(21)의 출력라인(21a)을 통해 검출된 출력값이 +90V이고, 네거티브(-)파워서플라이(23)의 출력라인(23a)을 통해 검출된 출력값이 -90V라고 하면, 그 상대값을 더하면 (+90)+(-90)=0V가 될 것이다.

그와 같이 결과치가 “0”가 되면 정상상태로 판단한다.

도 2는 상술한 도 1의 구성을 기초로 하여 구성된 이온주입장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 렌즈조립체(10)의 전단계에는 이온을 발생시키는 이온소스(71)와, 상기 이온소스(71)를 통해 발생된 이온 중 특정 이온종을 선택하는 분석자석(73)이 설치된다.

상기 렌즈조립체(10)의 후측에는 처리기판(예컨대, 웨이퍼)(75)이 로딩된 회전디스크(76)가 있고, 상기 회전디스크(76)의 후방측에는 상기 회전디스크(76)에 형성된 슬롯(76a)을 통과하는 이온 빔 전류를 측정하는 페이데이조립체(80: faraday assembly)가 설치된다.

상기 페레데이조립체(80)는 주입되는 이온을 수용하여 주입량을 센싱할 수 있는 페리데이컵(81 : faraday cup)과, 상기 페러데이컵(81) 상부에 설치된 바이어스링(83 : bias ring)과, 상기 페러데이컵(81)에 연결되어 웨이퍼(75)에 주입되는 도즈량(이온주입량)을 측정하는 도우즈카운터(85: dose counter)로 구성된다.

상기 바이어스링(83)은 상기 페러데이컵(81)에서 이온량 센싱시 이온과 페러데이컵(81) 간의 충돌에 의해 2차전자가 발생하는데, 이 2차전자는 웨이퍼(75)상의 포토레지트와 그 외 공정 챔버내의 다른 분자와 충돌 또는 반응하여 제 2의 이온을 발생하게 되므로 상기 포토레지트컵(81)에서 이온량 센싱시 정확한 실제 이온량을 센싱하지 못하게 되고, 이로써 이온주입량을 정확하게 콘트롤 할 수 없는 문제점을 해소시키는 것으로서, 바이어스부(87)로부터 바이어스전압이 인가되어 2차 전자에 의한 이온화를 방지함으로써 정확한 이온량을 센싱할 수 있도록 된 것이다.

다음은 도 3에 의해 렌즈 파워서플라이의 인터록 발생과정에 대해서 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 이온소스(71)로부터 생성된 이온 중 분석자석(73)에 의해 특정 종의 이온이 선택되어 이온빔이 조사되면, 파워서플라이인터페이스(25)로부터 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이(21,23)로 콘트롤 신호가 전달된다(S1000 : 제1단계)

그러면, 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이(21,23)는 각각 소정의 전압을 출력시킨다.(S2000 : 제2단계)

이때, 상기 포지티브(+)네거티브(-)파워서플라이(21,23)의 출력라인(21a,23a)으로부터 출력전압이 검출(S3000 : 제3단계)되고, 그 검출된 출력전압을 비교판단수단(51)으로 입력되어 그 이상상태 유무를 체크한다.(S4000 : 제4단계)

상기 비교판단수단(51)은 각 출력라인(21a,23a)으로부터 출력된 전압의 상대값을 더하여 “0”상태인 경우 정상상태로 판단하고, 그 더한값이 차이가 발생하게 될 경우 이상상태로 판단한다.

상기의 결과에서 이상상태로 판단되면, 스위칭수단(53)이 동작되어 (+)(-)파워서플라이(21,23)를 로컬모드로 전환시킨다.(S5000 : 제5단계)

상기 스위칭수단(53)은 정상상태에서는 (+)(-)파워서플라이(21,23)를 리모트모드로 유지시키는 상태로 동작되어 파워서플라이인터페이스(25)의 출력신호에 따른 전압이 렌즈조립체(10)로 공급되는 상태가 되도록 한다.

한편 이상상태 판단시 신호발생수단(55)이 동작되어 이온주입설비전체가 정지된다.(S6000 : 제6단계)

이때, 상기 신호발생수단(55)의 동작은 상기 스위칭수단(53)이 동작되는 시점에 동시에 이루어져 이상상태 발생시 즉각적으로 설비를 정지시켜 인터록신호발생시간이 지연되는 것을 막는다.

상기 로컬모드는 포지티브(+)네거티브(-)파워서플라이(21,23)를 작업자가 수동에 의해 조작할 수 있는 상태로서, 점검 등이 가능하도록 하는 상태를 말하며, 출력라인(21a,23a)을 통해서는 이상전압은 계속적으로 출력되어 작업자가 그 이상상태를 감지할 수 있는 상태를 유지시킨다.

정상상태에서는 상기 포지티브(+)네거티브(-)파워서플라이(21,23)는 미리 프로그램밍된 상태에서 상기 파워서플라이인터페이스(25)의 출력신호에 따라 동작되는 리모트모드(REMOTE MODE)로 유지된다.

상기와 같은 방법에 의해 렌즈조립체(10)에 전압이 비정상적인 상태로 인가되는 것을 사전에 방지하여 포커싱 오류가 발생하는 것을 사전에 체크하고 방지할 수 있다.

포커싱 오류라 함은 연결라인(24a,24b) 및 출력라인(21a,23a)에 문제가 발생하거나 파워서플라이(21,23)의 자체 오류가 발생되어 비정상적인 상태로 렌즈조립체(10)에 전압이 인가될 경우 렌즈조립체(10)를 통과하는 양 이온빔의 사이즈가 X축 또는 Y축으로 증가하게 되는 것을 말한다.

상기와 같이 이온빔사이즈가 증가하면, 회전디스크(76)의 슬롯(76a)으로 양이온빔이 완전히 통과하지 못하거나, 또는 페러데이컵(81)내부로 수용되지 못하는 빔이 존재하게 된다.

그러면, 상기 페러데이컵(81)으로부터 측정되는 도우즈가 정확하지 않게 되어 이온주입오류가 발생하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포지티브(+)네거티브(-)파워서플라이의 출력상태를 정확히 감지하여 이온빔 포커싱 상태를 빠르게 인지할 수 있고, 또한, 인터록 신호를 발생시킴에 따라 이온빔이 포커싱 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 포커싱 오류를 방지함에 따라 보다 정확한 도우즈량 카운팅이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

제어신호를 전달하는 파워서플라이인터페이스;

상기 파워서플라이인터페이스의 신호를 통해 포커싱 전압을 공급하는 포지티브(+)·네거티브(-) 파워서플라이;

상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이에 의해 인가되는 전압에 의해 그 내부를 통과하는 양이온 빔을 포커싱하는 렌즈조립체;

상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이 출력라인으로부터 인출되어 그 출력라인으로부터 검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 전압을 비교 판단하는 비교판단수단;

상기 비교판단수단에 의해 수행된 값에 따라 상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이의 모드를 전환시키는 스위칭수단 및;

상기 비교판단수단에 이상 상태 발생 시 설비정지신호를 발생시키는 신호발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치.
제 1항에 있어서,

상기 스위칭수단은 릴레이스위치인 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 장치.
파워서플라이 인터페이스로부터 포지티브(+)·네거티브(-) 파워서플라이로 제어신호를 전달하는 제1단계;

신호를 전달받은 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이가 전압을 출력하여 렌즈조립체에 전압을 인가하는 제2단계;

상기 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이의 출력라인으로부터 포지티브(+)·네거티브(-) 출력전압을 검출하는 제3단계;

검출된 포지티브(+)·네거티브(-) 출력전압을 비교판단수단에 의해 비교 판단하는 제4단계;

상기 비교판단수단의 결과치가 이상 상태로 판단 된 경우 스위칭수단이 동작되어 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이를 로컬모드로 전환시키는 제5단계 및;

상기 비교판단수단에 의해 이상 상태로 판단된 경우 신호발생수단에 의해 설비정지신호를 출력하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 방법.
제 3항에 있어서,

상기 제4단계에서 비교판단수단의 결과치가 포지티브(+)전압 및 네거티브(-)전압의 상대값을 더한 값이 “0”인 경우 정상상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈 파워서플라이 인터록 방법.
제 3항에 있어서,

상기 로컬모드는 프로그래밍 된 파워서플라이인터페이스의 원격신호출력상태가 차단되고, 포지티브(+)·네거티브(-)파워서플라이를 수동 조작이 가능한 상태인 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈파워서플라이 인터록 방법.
제 3항에 있어서,

상기 제 5단계 및 6단계는 이상상태 발생시 동일한 시점에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온주입장치의 렌즈파워서플라이 인터록방법.